JPH1165678A - 振動機の制御装置及び振動機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動機の共振周波数で振動機を安定して駆動
し続けることができる振動機の制御装置及び振動機の制
御方法を提供する。 【解決手段】 マイクロコンピュータシステム３は、ス
タートパルス信号を電力変換手段４を介して励振手段５
へ出力して振動機６の共振周波数を振動センサ１で検出
するとともに、該共振周波数で振動機６の振動を開始さ
せるようにした振動機の制御装置において、マイクロコ
ンピュータシステム３は、振動センサ１からの振動検出
信号の電圧レベル、周波数、位相及び電力変換手段４が
励振手段５へ出力するアナログ信号の位相を検出できる
ように構成し、前記振動検出信号の電圧レベルまたは前
記振動検出信号と前記アナログ信号との位相差が変動し
た際には、それらの変動を少なくする方向へ前記アナロ
グ信号の電圧レベル、周波数を変化させることができる
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動を利用して部
品を供給する振動搬送装置、例えばボウルフィーダいわ
ゆるパーツフィーダなどの振動機において、該振動搬送
装置（振動系）の共振周波数（固有振動数）の周波数
（振動数）によって、該振動搬送装置を制御・駆動する
振動機の制御装置及び振動機の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボウルフィーダなどの振動を利用した部
品供給装置（以後、振動機という呼称を用いることとす
る）は、部品供給の効率、低消費電力といった点から、
該振動機の固有振動数で振動させ続けることが有利であ
る。従来、振動機をその振動系の固有振動数で振動させ
る場合、その一つの方法として、次のような方式による
ものが提案されていた（特開平８−４８４１３号参
照）。

【０００３】停止している振動機を所定周波数、例えば
５０／６０Ｈｚの半波正弦波状もしくは三角波状のパル
ス電流で叩く。つまり、短時間、励振手段へ電力を供給
して振動機を振動させ、該振動機の固有振動数を振動セ
ンサ、例えば加速度センサで拾う（検出する）。振動機
制御装置は、前記振動センサ（加速度センサ）からの振
動検出信号を１／２に分周して、かつ、所定位相、具体
的には、π／２ずらし（遅らせ）、該振動機にフィード
バックさせる。

【０００４】なお、この位相をπ／２遅らせるというこ
とは、振動工学上から定められることであり、振動セン
サからの信号を１／２に分周するということは、振動機
を全波制御する場合において振動センサに加速度センサ
を用いた場合に必要なことであり、従来から当業者に知
られ、かつ実施されているところである。つまるとこ
ろ、この振動機の制御方法は、振動センサからの出力信
号を所定位相だけずらして、振動機にフィードバックさ
せて、該振動機の駆動周波数を制御しようとするもので
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の振動機
制御装置には、次のような問題点が有った。アクチュエ
ータ（すなわち励振手段）に印加する電流の周波数は、
振動センサからの信号に基づいて決定される。振動セン
サからの信号の周波数は、振動系（すなわち振動機構全
体）が振動している周波数（振動系が振動している周波
数のことを単に振動系の振動周波数と言うことにする）
である。

【０００６】振動系の共振周波数は、パーツの送り出し
とともに変化していくし、その他の条件の変動（例え
ば、ばね定数の変化）によっても変化する可能性が有
る。従来の振動機制御装置における振動機の振動周波数
の制御は、ハードウエア的に固定されており、微妙な調
整を行うことができなかった。すなわち、振動センサに
よって検出される信号は、位相及びレベルの調整を行っ
た上で、振動機の駆動信号として利用されていたが、振
動周波数は、振動センサの検出信号で定められ、調整す
ることはできなかった。つまり、振動センサによって検
出された信号の周波数が実質的にそのまま（１／２に分
周されるが）、振動機に出力されていたわけである。

【０００７】また、振動センサの信号は、１／２に分周
され、π／２遅らせて、励振手段へ加えられていた。振
動工学上、理論的には、共振時の振動系の駆動力と振動
の位相のずれは、π／２であることが知られているが、
実際には、各部（回路）の信号の応答遅れなどがあるの
で、振動系をその共振周波数で振動させる場合、制御装
置（ＣＰＵ）へ入力ししてくる振動センサの信号と電力
変換手段へ出力する制御装置（ＣＰＵ）の信号の位相差
を丁度、π／２にすべきかどうかは、疑問があった。

【０００８】従って、従来の振動機の制御装置において
は、振動機に大量のワークを一時に投入したときなど、
振動機の共振周波数で振動機を振動させることができな
くなり、一時的に搬送効率が劣ることになるという問題
点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、振動
センサが取り付けられている振動機を該振動機が具備し
ている励振手段により振動させる制御装置において、上
記した課題を解決したもので、次のようなものである。

【００１０】この振動機の制御装置は、従来の振動機の
制御装置と同様、振動センサからの振動検出信号をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段、前記振動検出信号を前記Ａ
／Ｄ変換手段を介して取り込むマイクロコンピュータシ
ステム、前記マイクロコンピュータシステムが出力する
パルス信号に基づき、前記励振手段を駆動するアナログ
信号を出力する電力変換手段（電力増幅・制御手段）を
具備している。また、前記マイクロコンピュータシステ
ムは、スタートパルス信号を前記電力変換手段を介して
前記励振手段へ出力して前記振動機を変位させて開放す
る、つまり動かす。次いで、前記マイクロコンピュータ
システムは、前記振動機の共振周波数を前記振動センサ
によって検出するとともに、該共振周波数で前記振動機
を振動させ続けるように、すなわち、前記振動センサで
検出したその時点での振動機の共振周波数に等しい周波
数の前記アナログ信号が前記励振手段へ出力されるよう
に、前記パルス信号が前記電力変換手段へ出力されるよ
うに構成されている。

【００１１】このような構成の制御装置において、前記
マイクロコンピュータシステムは、前記振動検出信号の
電圧レベル、周波数、位相及び前記アナログ信号の位相
を検出できるように構成されている。また、前記マイク
ロコンピュータシステムは、前記振動検出信号の電圧レ
ベルまたは前記振動検出信号と前記アナログ信号の位相
差の変動を打ち消すように前記パルス信号を制御し得る
ように構成されている。すなわち、前記マイクロコンン
ピュータシステムは、前記スタートパルス信号出力直後
の振動検出信号と前記電力変換手段から前記励振手段へ
出力されるアナログ信号との位相差が変動した際には、
該電圧レベルの変動または該位相差の変動を少なくする
方向へ該アナログ信号の電圧レベルまたは周波数を変化
させることができるように構成されている。

【００１２】ここで、マイクロコンピュータシステムを
構成するというのは、マイクロコンピュータ、実質的に
はＣＰＵが所望の動作を行い得るように、所定のプログ
ラムをマイクロコンピュータシステムの構成部材である
メモリ（ＲＯＭ）に格納しておくという意味である。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の振動機の制
御装置において、前記Ａ／Ｄ変換手段は、コンパレータ
を構成要素として含み、前記電力変換手段は、ＰＷＭイ
ンバータを構成要素として含み、前記マイクロコンピュ
ータシステムは、ＰＷＭ波発生手段を有している構成で
あり、よって前記パルス信号は、ＰＷＭ波を含む場合の
振動機の制御方法であって、次のような方法である。

【００１４】前記マイクロコンピュータシステムは、前
記アナログ信号の位相が所定値である基準の時刻（ｔ
０）から前記励振手段駆動信号である前記アナログ信号
の周期Ｔが経過するまでの間に、前記振動検出信号が前
記コンパレータのスレッショルドレベルを切る（クロス
する）時刻までの時間τと前記アナログ信号の周期Ｔと
の比率τ／Ｔが一定値になるように、前記ＰＷＭ波をＰ
Ｉ制御する。つまり、前記ＰＷＭ波のデューティ変動の
周波数（周期）をＰＩ制御によって変化させる。前記マ
イクロコンピュータシステムは、このＰＷＭ波、実質的
にはＰＷＭ波のデューティ変動の周波数をＰＩ制御する
ことによって、結果的に、前記アナログ信号の周波数を
制御するわけである。

【００１５】なお、前記ＰＷＭ波発生手段は、前記電力
変換手段に含めてもよいし、前記マイクロコンピュータ
システムと前記電力変換手段の間に設けてもよいこと
は、もちろんである。また、前記ＰＷＭ波は、マイクロ
コンピュータシステムがソフトウエア上で造り出しても
よいかもしれない。

【００１６】

【発明の実施の形態】周知のように、電力変換手段に
は、交流−直流変換装置（順変換装置）、交流−交流変
換装置（交流電力調整装置と周波数変換装置）、直流−
交流変換装置（逆変換装置、いわゆるインバータ）及び
直流−直流変換装置の４種類が有る。振動機の制御装置
の電力変換手段として、どの種類の装置を用いるかは、
当業者の設計上の選択事項である。励振手段は、交流で
駆動されるのが普通であるから、交流−交流変換装置ま
たは直流−交流変換装置、すなわちインバータを使うこ
とが一般的である。以下の説明は、振動機の制御装置の
電力変換手段として、インバータを用いたものとして行
う。

【００１７】先ず、請求項１の発明について説明する。
マイクロコンピュータシステムは、スタートパルスを造
り出せるように構成されている。つまり、そのような動
作を行い得るプログラムを持っている。振動機が停止し
ているとき、マイクロコンピュータシステムは、スター
トパルスを短時間、例えば電源電流の周期の約１／２の
時間、電力変換手段へ出力し、電力変換手段は、マイク
ロコンピュータシステムからのスタートパルス信号に従
い、励振手段を例えば電源周波数で駆動する。励振手段
は、振動機を変位させ、その変位から開放することによ
って自由振動させる。

【００１８】振動機は、電源周波数でいわば叩かれて振
動を開始するが、励振手段に電流が供給されなくなる
と、すぐに固有振動数で振動するようになり、もし、マ
イクロコンピュータシステムから信号が出力されてこな
いとすれば、やがて停止する。しかし、マイクロコンピ
ュータシステムは、後述するように、所定周波数（つま
り振動機の共振周波数）のアナログ信号を造り出させる
パルス信号を電力変換手段へ出力し続けるので、振動機
が停止することはない。

【００１９】一方、振動センサからの信号は、アナログ
信号であり、Ａ／Ｄ変換手段によりディジタル信号へ変
換され、マイクロコンピュータシステムへ取り込まれ
る。マイクロコンピュータシステムは、Ａ／Ｄ変換され
た振動センサからの信号に基づき、所定周期のパルス信
号を電力変換手段へ出力する。なお、マイクロコンピュ
ータシステムから電力変換手段へ出力されるパルス信号
（デューティ変動の周波数が振動系の共振周波数である
パルス信号）は、２本乃至４本の信号線で相補的に出力
しても良いし、一般的には、効率の点から言って、それ
が望ましい。

【００２０】マイクロコンピュータシステムが電力変換
手段へ出力するこのパルス信号（つまり電力変換手段駆
動信号）は、振動センサからの信号の周波数の１／２の
周波数のアナログ信号を電力変換手段において発生させ
るパルス信号であり、電力変換手段は、振動センサから
の信号の周波数の１／２の周波数のアナログ信号を励振
手段へ出力することになる。このとき、振動系は、スタ
ートパルスで叩かれたときと振動の条件がほとんど変わ
っていないとみなせるから、その共振周波数で振動させ
られる。このとき、振動検出信号と該アナログ信号の位
相差は、然るべき値θ、恐らくはπ／２になっている。

【００２１】つまり、振動検出信号の位相は、該アナロ
グ信号の周波数に依存し、該アナログ信号が振動系の共
振周波数であった場合は、前記した然るべき値θとなる
わけである。マイクロコンピュータシステムは、このθ
の値を記憶しておき、このθを目標値として、パルス信
号を制御することを通じて、前記励振手段への前記アナ
ログ信号の周波数を制御する（ＰＩ制御でもよい）。

【００２２】このように、マイクロコンピュータシステ
ムは、振動系がその共振周波数で振動しているときの励
振手段駆動信号である該アナログ信号と振動検出信号
（を１／２に分周した信号）の位相差θを記憶してお
き、該θの値が変動したら、その変動を打ち消す方向へ
該アナログ信号の周波数を電力変換手段へ出力するパル
ス信号の制御を介して変化させるように構成されてい
る。

【００２３】また、マイクロコンピュータシステムは、
振動センサからの信号（振動検出信号）の電圧レベルを
監視（検出）することにより、励振手段へ出力される前
記アナログ信号の周波数を調整することもできる。もち
ろん、電圧レベルを調整することもできる。前記スター
トパルス信号が出力された直後に、マイクロコンピュー
タシステムが電力変換手段へパルス信号を出力して造り
出された励振手段へ出力するアナログ信号は、振動セン
サが検出した信号の周波数の１／２の周波数の信号であ
り、マイクロコンピュータシステムは、前記アナログ信
号の周波数（または電圧レベル）を前記振動検出信号の
電圧レベルに応じて調整することができるように構成し
ておくことができる。

【００２４】すなわち、振動センサからの信号の電圧レ
ベルが下がってくれば、該電圧レベルを上げる方向へ前
記アナログ信号の周波数を調節するようにマイクロコン
ピュータシステムを構成しておくことができる。

【００２５】請求項２の振動機の制御方法は、前記パル
ス信号、ひいては電力変換手段が励振手段へ出力するア
ナログ信号の周波数を振動系の共振周波数に簡単に合わ
せ込む方法である。請求項２の振動機の制御方法は、上
述してきたような構成を持つ請求項１の振動機の制御装
置において、前記Ａ／Ｄ変換手段にコンパレータを備え
させ、前記マイクロコンピュータシステムにＰＷＭ波発
生手段（以後、ＰＷＭ回路という）を備えさせ、前記電
力変換手段にＰＷＭインバータを備えさせたとき、マイ
クロコンピュータシステムが電力変換手段へ出力するＰ
ＷＭ波の変調波の周波数、すなわちデューティ変動の周
波数を制御するものである。

【００２６】振動センサからの信号がＡ／Ｄ変換手段の
コンパレータのスレッショルドレベルを切る、すなわち
クロス（交差）する時刻をマイクロコンピュータシステ
ムは、計測することができる。今、振動系は、その共振
周波数で振動しているとする。振動センサからの信号の
電圧波形が前記スレッショルドレベルを低電圧側から高
電圧側へ切っていく時刻をｔ１とする。前記ｔ１の次
に、振動センサからの信号の電圧波形が前記スレッショ
ルドレベルを低電圧側から高電圧側へ切っていく時刻を
ｔ２とすれば、振動検出信号の周波数及び周期、ひいて
は振動機の振動している周波数及び周期が判る。振動検
出信号の周期をＳ（＝ｔ２−ｔ１）とする。当然、振動
検出信号の周波数は、１／Ｓであり、振動機の共振周波
数は１／２Ｓである。

【００２７】なお、説明の便宜上、振動検出信号がコン
パレータのスレッショルドレベルを切る方向としては、
低電圧側から高電圧側の立ち上がりを用いたが、立ち下
がりを使ってもよいことはもちろんである。

【００２８】マイクロコンピュータシステムは、ＰＷＭ
回路を介して２×Ｓの周期（この周期をＴとする）の変
調波（変調信号）を持つＰＷＭ波を出力する。つまり、
ＰＷＭ波のデューティ変動の周期が２×Ｓ＝ＴのＰＷＭ
波を出力するわけである。

【００２９】このＰＷＭ波の変調波の位相が例えば０の
ときを基準時刻（ｔ０）とし、それから時間Ｔが経過す
るまでに、振動検出信号は、コンパレータのスレッショ
ルドレベルを下から上へもしくは上から下へ２度交差す
ることができる。なぜなら、Ｔ＝２Ｓだからである。
今、前述した時刻ｔ１及びｔ２が０〜Ｔの間にあるもの
とすれば、０から時刻ｔ２までの時間をτとして、振動
系が共振しているときのτ／Ｔ、すなわち初期のτ／Ｔ
の値を制御の目標値として、マイクロコンピュータは、
パルス信号、すなわちＰＷＭ波の変調波の周波数を制御
することにより、励振手段へ出力するアナログ信号の周
波数をＰＩ制御することができる。

【００３０】何らかの事情で、τ／Ｔが記憶している初
期の値からずれた場合は、マイクロコンピュータシステ
ムは、そのずれを元に戻すようにＰＷＭ波の変調波の周
波数を制御する。

【００３１】振動系を共振周波数で振動させるとき、振
動力と振動との位相差は、π／２にしなければならない
ことが知られている。ところが、振動機の制御装置が振
動系の振動の位相についての情報を入手し、かつ認識で
きるのは、入力してくる振動検出信号と電力変換手段へ
出力するパルス信号とからである。制御装置が振動検出
信号と電力変換手段へ出力するパルス信号（厳密には、
前記した変調信号）との位相差を仮に正確にπ／２にな
るよう制御できたとしても、振動系の振動力と振動との
位相差がそれに呼応して正確にπ／２になっているかど
うかは、本当のところ、制御装置には分からない。

【００３２】本発明は、振動系が共振周波数で振動して
いるとき、この振動系の振動を制御しているマイクロコ
ンピュータシステムに入力してくる振動検出信号とマイ
クロコンピュータシステムが電力変換手段へ出力するパ
ルス信号（ひいては励振手段へ出力するアナログ信号）
との位相差を表すデータをコンパレータのスレッショル
ドレベルを利用して、τ／Ｔという形で検出する。

【００３３】振動系が共振しているときの振動検出信号
とＰＷＭ波の変調信号との位相差を表現するデータ、τ
／Ｔが判明しているので、このτ／Ｔを目標値として、
ＰＷＭ波である該パルス信号の変調信号の周波数をＰＩ
制御することによって、振動力と振動との位相差をπ／
２にするということを直接考慮することなく、結果的
に、振動系を共振状態に保つことができる。すなわち、
請求項２の振動機の制御方法によれば、前記アナログ信
号の周波数を制御するだけでよく、位相の制御は、行う
必要がない。

【００３４】

【実施例】図１は請求項１の発明の一実施例を示すブロ
ック図、図２は請求項２の発明の一実施例を説明するた
めのブロック図、図３はパルス信号及びＰＷＭ波の搬送
波の波形を示す模式図、図４は振動検出信号と励振手段
駆動信号の波形を示す模式図である。これらの図面を参
照して本発明の実施例を説明する。

【００３５】振動機６は、従来から一般に使われている
搬送装置（例えばボウルフィーダ）である。振動機６
は、励振手段５及び振動センサ１を有している。励振手
段５には、例えば電磁石などを使用することができる。
振動センサ１には、例えば、圧電加速度センサなどを使
用することができる。ワーク（部品）を入れた状態の振
動機６、励振手段５及び振動センサ１で一つの振動系を
為している。本発明は、この振動系をその共振周波数で
振動を開始させ、共振周波数で振動させ続けようとする
ものである。

【００３６】本発明を構成するには、マイクロコンピュ
ータシステム３は、従来から一般に使用されている通常
の構成のもので充分である。従って、図示していない
が、クロック回路、リセット回路、入出力ポート、電源
回路等のマイクロコンピュータシステムを構成する各種
の回路ないし素子は、当然備えている。本発明を構成す
るためにはＡ／Ｄ変換手段が必要である。図１では、マ
イクロンコンピュータシステム３の外部にＡ／Ｄ変換手
段２ａを設けた構成を示している。もちろん、マイクロ
コンピュータシステム３がＡ／Ｄ変換手段２ａを内蔵し
ているものでもよい。

【００３７】電力変換手段４は、マイクロコンピュータ
システム３（ＣＰＵ７）のパルス信号に基づき、電源電
流をスイッチングする電源回路であり、スイッチング素
子としてサイリスタ、ＦＥＴまたはパワートランジスタ
などのパワー素子を用いた電力増幅回路である。すなわ
ち、振動機の制御装置において従来から使用されている
回路である。

【００３８】ＣＰＵ７は、スタートパルスを短時間、電
力変換手段４を介して停止している振動機６（実質的に
は励振手段５）へ出力する。励振手段５は、振動機６を
電源周波数の振動数で叩く（引っ張る）。つまり振動機
６を動かす（変位させる）。励振手段５に電流が供給さ
れなくなると、振動機は、自由振動、すなわち共振周波
数で振動する。振動機６のこの振動は、振動センサ１で
検出され、Ａ／Ｄ変換手段２ａを介してＣＰＵ７へ取り
込まれる。

【００３９】振動機６は、ＣＰＵ７からのスタートパル
スが電力変換手段４を経て励振手段５へ出力されたアナ
ログ信号で、いわば引っ張られる。引っ張られた振動機
６は、スタートパルスが出力されなくなると、すぐにそ
の共振周波数で振動するようになる。従って、ＣＰＵ７
は、振動系の共振周波数を認識するとともに記憶し、該
共振周波数のパルス信号（厳密にはデューティ変動の周
波数が該共振周波数であるパルス信号）を電力変換手段
４へ出力する。また、ＣＰＵ７は、振動検出信号と電力
変換手段４が出力するアナログ信号との位相差θも認識
し、記憶する。マイクロコンピュータシステム３は、こ
のθを一定に保つように制御することができる。すなわ
ち、振動機６もしくは振動系をその共振周波数で振動さ
せ続けることができる。

【００４０】ＣＰＵ７は、振動センサ１からの振動検出
信号の電圧レベルを検出することも簡単にできる。ＣＰ
Ｕ７は、その検出した電圧レベルを参照して、電力変換
手段４へ出力するパルス信号の周波数を調整することも
できる。例えば、電圧レベルが低下したら、電圧レベル
が上昇する方向へパルス信号（つまりはアナログ信号）
の周波数及を増加もしくは減少させる。

【００４１】このように、図１の構成によれば、ＣＰＵ
７は、Ａ／Ｄ変換手段２ａを介して取り込んだ振動検出
信号と励振手段５へ出力するアナログ信号の位相差θを
初期の一定値に保つように、該パルス信号を制御でき
る。

【００４２】図２は、図１の構成において、Ａ／Ｄ変換
手段２ａにコンパレータ２を、ＣＰＵ７にＰＷＭ回路９
を、電力変換手段４にＰＷＭインバータ４ａを設けたも
のである。もちろん、コンパレータ２は、Ａ／Ｄ変換手
段２ａとは独立させて設けても良い。なお、ＰＷＭイン
バータ４ａへは、マイクロコンピュータシステム３の一
構成要素であるＰＷＭ回路９からＰＷＭ波が出力される
のであるが、記述が煩雑になるので、ＣＰＵ７からＰＷ
Ｍ波が出力されるものとして、以下の説明を行う。

【００４３】請求項２の発明において、ＣＰＵ７がＰＷ
Ｍインバータ４ａへ出力するＰＷＭ波の周波数の制御
は、次のように行う。ＣＰＵ７のＰＷＭインバータ４ａ
への出力は、実際には信号線Ａと信号線Ｂに図３の波形
イａと波形イｂのようなＰＷＭ信号がそれぞれ出力され
ている。なお、図２に示していないが、別の二つの信号
線でスイッチング素子（例えばＦＥＴ）のゲートの開け
閉めが相補的に行われることは、もちろんであり、従来
からの技術常識の通りである。

【００４４】なお、信号線Ａは、一対のＦＥＴ（図示せ
ず）のうちの一方のゲート端子へ、信号線Ｂは、もう一
対のＦＥＴ（図示せず）のうちの一方のゲート端子へ配
線されている。

【００４５】実際には、信号線Ａと信号線Ｂには、常時
ＰＷＭ波が出力されているのであるが、励振手段５から
ＰＷＭインバータ４ａをみれば、極性の異なるアナログ
信号が交互に出力されてくるように見える。従って、図
３において、波形イａ及び波形イｂを一組の信号として
考えると、信号線Ａおよび信号線Ｂに交互にＰＷＭ波が
出力されるとみなして、図３の波形イｃを得ることがで
きる。ＣＰＵ７のＰＷＭインバータ４ａへの出力は、実
際には波形イａ及び波形イｂであるが、図３の周期Ｔの
波形イｃが出力されるとみなすことにする。

【００４６】よって、ＣＰＵ７からＰＷＭインバータ４
ａへ出力されるＰＷＭ波は、波形イｃであり、その変調
信号は、破線で示している波形ロａである。ＣＰＵ７
は、この波形イの周波数を図４で示すτとＴとを基にＰ
Ｉ制御する。波形イの周期がＴであり、波形イが所定の
位相にある基準時刻ｔ０から、波形ハａで示される振動
検出信号がコンパレータ２のスレッショルドレベルを下
（低電圧側）から上（高電圧側）へ切る時刻（ｔ２）ま
での時間がτである。図４では、前記基準時刻ｔ０は、
励振手段５へのアナログ信号（波形ロ）のゼロクロスで
取っている。

【００４７】また、時刻ｔ０から時間Ｔが経過するまで
の時間に、振動検出信号（図４の波形ハ及び波形ハａ）
は、コンパレータ２のスレッショルドレベルを下から上
へ２度交差していくが、２度目に交差する時刻ｔ２まで
の時間をτとするほうが好ましい。ｔ０からｔ１までを
τとすることもできるが、ｔ０とｔ１が接近してτが０
に近づく恐れもあるので、ｔ０からｔ２までの時間をτ
とするほうが優れている。

【００４８】詰まるところ、ＣＰＵ７は、図４で示す波
形ロの周波数を波形ハのデータを参照しながら制御する
ことになる。すなわち、振動系が共振しているときの初
期のτ／Ｔを記憶しておき、そのτ／Ｔを目標値とし
て、図４の波形ロ、実質的には図３の波形イｃのデュー
ティ変動の周波数をＰＩ制御する。結果的には、ＣＰＵ
７は、振動検出信号である波形ハと電力変換手段４（Ｐ
ＷＭインバータ４ａ）が励振手段５へ出力するアナログ
信号である波形ハの位相差を制御することと同等の制御
をすることができることは、明らかである。

【００４９】すなわち、励振手段５へその時の振動系の
共振周波数のアナログ信号が出力されてくると、振動セ
ンサ１は、前記アナログ信号に対して所定の位相関係で
振動検出信号を返すようになるので、τ／Ｔは、結果的
に初期の記憶している値と一致するように制御される。

【００５０】このように、マイクロコンピュータシステ
ム３は、τ／Ｔ（＝Ｐとおく）を記録しておき、ＣＰＵ
７は、このＰを一定に保つように、図３の波形イｃのデ
ューティ変動の周期（周波数）を制御する。ＣＰＵ７が
波形イｃのデューティ変動の周期を長くしたり短くした
りすることは、容易である。

【００５１】このτ／Ｔ＝Ｐさえ、所定割合に保てば、
振動系の振動条件の変動如何に係わらず、振動系は、共
振周波数で振動し続けることができる。なお、Ｐを一定
値に保つ制御則としては、従来からのＰＩ制御またはＰ
ＩＤ制御を使用すれば十分である。

【００５２】

【発明の効果】本発明に係わる振動機の制御装置及び振
動機の制御方法は、以上説明したような構成及び方法な
ので、以下に記載される効果を有する。制御装置は、振
動機６の振動周波数（振動数）を振動センサ１で検出す
るが、固定されたハードウエアを使って、そのままの
（もしくは１／２に分周して）周波数の信号を振動機６
へ出力するのではない。本発明に係わる制御装置は、一
旦、マイクロコンピュータシステム３内に振動検出信号
の周波数及び位相を記録（記憶）し、所定の手順に従い
算出した周波数の信号として、振動機６へ出力する。従
って、振動系の条件が如何に変動しようとも、該所定の
手順に応じた正確さと安定さで、振動機をその共振周波
数で振動させ続けることができる。

【００５３】本発明に係わる請求項２の振動機の制御方
法によれば、マイクロコンピュータシステム３（ＣＰＵ
７）は、振動系の現在の、つまり時時刻々の共振周波数
そのものを演算する必要は、全くない。ＣＰＵ７は、電
力変換手段４へ出力するパルス信号の立ち上がりの時刻
を基準として、振動センサ１からの振動検出信号がコン
パレータ２ａの所定のスレッショルドレベルを切る時刻
までの時間τをＣＰＵ７が電力変換手段４へ出力するＰ
ＷＭ波の変調信号の周期Ｔと比較してτ／Ｔを一定値に
保つようにＰＩ制御を行う。

【００５４】従って、τ／Ｔを一定値に保つように、電
力変換手段４（ＰＷＭインバータ４ａ）へのＰＷＭ波の
変調信号の周波数を制御しさえすればよく、振動系の共
振周波数を演算すること及び振動機６の振動とその駆動
信号との位相差を従来のようにπ／２に保つことを振動
機の制御において特に考慮する必要がない。

【００５５】何らかの事情で、振動系の共振周波数が大
幅に変動し、振動センサ１からの信号が、振動系の共振
周波数と一致しなくなったとしても、記録されている前
記Ｐを一定値に保つ方向へ、電力変換手段４（ＰＷＭイ
ンバータ４ａ）へ出力するＰＷＭ波の変調信号の周波数
を調節することによって、速やかに振動系をその時点で
の共振周波数で振動させることができるようになる。こ
のように、本発明は、振動機をその共振周波数で振動さ
せ続けることができる簡単で確実な制御方法を提供する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例を示すブロック図

【図２】請求項２の発明の一実施例を説明するためのブ
ロック図

【図３】パルス信号及びＰＷＭ波の搬送波の波形を示す
模式図

【図４】振動検出信号と励振手段駆動信号の波形を示す
模式図

【符号の説明】

１ 振動センサ ２ コンパレータ ２ａ Ａ／Ｄ変換手段 ３ マイクロコンピュータシステム ４ 電力変換手段 ４ａ ＰＷＭインバータ ５ 励振手段（アクチュエータ） ６ 振動機 ７ ＣＰＵ ８ メモリ ９ ＰＷＭ回路 Ａ 信号線 Ｂ 信号線 イａ 信号線ＡへのＰＷＭ波 イｂ 信号線ＢへのＰＷＭ波 イｃ ＣＰＵが電力増幅手段へ出力するＰＷＭ波 ロ 電力変換手段が励振手段へ出力するアナログ信号 ロａ ＰＷＭ波の変調波 ハ、ハａ 振動検出信号 ハｂ コンパレータ出力 Ｓ 振動検出信号の周期 Ｔ 電力変換手段駆動（励振手段駆動）信号の周期 τ 電力変換手段駆動信号の所定位相の基準時刻から時
間Ｔが経過するまでの間に、振動検出信号がコンパレー
タのスレッショルドレベルを下から上へ２度目に切って
いくまでの時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 単 戈 名古屋市南区千竈通２丁目13番地１ 株式 会社タイテック内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動センサ及び励振手段を有している振
   動機を駆動するための制御装置であって、 前記振動センサからの振動検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ
   ／Ｄ変換手段、前記振動検出信号を前記Ａ／Ｄ変換手段
   を介して取り込むマイクロコンピュータシステム、前記
   マイクロコンピュータシステムが出力するパルス信号に
   基づき、前記励振手段を駆動するアナログ信号を出力す
   る電力変換手段を具備しており、前記マイクロコンピュ
   ータシステムは、スタートパルス信号を前記電力変換手
   段を介して前記励振手段へ出力して前記振動機を動か
   し、前記振動機の共振周波数を前記振動センサで検出す
   るとともに、該共振周波数で前記振動機を振動させ続け
   るようにしたものにおいて、 前記マイクロコンピュータシステムは、前記振動検出信
   号の電圧レベル、周波数、位相及び前記アナログ信号の
   位相を検出できるように構成されており、前記振動検出
   信号の電圧レベルまたは前記振動検出信号と前記アナロ
   グ信号の位相差が変動した際には、それらの変動を少な
   くする方向へ前記アナログ信号の電圧レベルまたは周波
   数を変化させることができるように構成されている振動
   機の制御装置。
2. 【請求項２】 前記Ａ／Ｄ変換手段は、コンパレータを
   構成要素として含み、前記電力変換手段は、ＰＷＭイン
   バータを構成要素として含み、前記パルス信号は、ＰＷ
   Ｍ波を含むように前記マイクロコンピュータシステムを
   構成した請求項１の振動機の制御装置において、 前記マイクロコンピュータシステムは、前記アナログ信
   号の位相が所定値である基準の時刻から前記アナログ信
   号の周期Ｔが経過するまでの間に、前記振動検出信号が
   前記コンパレータのスレッショルドレベルを切る時刻ま
   での時間τと前記アナログ信号の周期Ｔとの比率τ／Ｔ
   が一定値になるように、前記ＰＷＭ波をＰＩ制御するこ
   とによって、前記アナログ信号の周波数を変化させるこ
   とを特徴とする振動機の制御方法。